Il nuovo metodo CCV per stimare il Costo del Ciclo di Vita di un compressore d’aria

Autore: Giulio Contaldi

In ogni ambito della produzione industriale il CCV (Costo del Ciclo di Vita) è un metodo riconosciuto per simulare il costo complessivo dell’essere proprietario di beni strumentali. Il calcolo del CCV per un macchinario industriale varia a seconda dell’industria, e nell’industria dell’aria compressa è calcolato prendendo in considerazione tre fattori principali.

• Capital Equipment Expenditure (Capex) – Qual è il costo per comprare l’attrezzatura? Se l’esercizio per stimare il CCV viene svolto per confrontare due compressori d’aria di due marchi concorrenti, questo valore includerà soltanto il costo del compressore (come in questo esempio). Se l’esercizio per stimare il CVV viene svolto per calcolare l’utile totale sugli investimenti allora dovranno essere considerati anche i costi di installazione e le spese accessorie.
• Costi di manutenzione ordinaria – Qual è il costo per mantenere l’attrezzatura? Si tratta dei costi indicati dal produttore per mantenere l’attrezzatura controllandola regolarmente e includono l’usura dei materiali e il costo della manodopera necessaria per effettuare le riparazioni.
• Costi di consumo elettrico– Qual è il costo dell’attrezzatura in funzione? Si tratta di una simulazione di quanto costerà far funzionare il compressore d’aria. Ciò dipende innanzitutto dalla performance del compressore che è tipicamente misurata in numero di kW necessari per comprimere 1m3/min di aria. Questo valore viene chiamato Energia Specifica del compressore. L’Energia Specifica può essere quindi moltiplicata per la Resa d’Aria Effettiva (RAE), le Ore di Funzionamento e i costi dell’elettricità locale, per ottenere il costo totale dell’utilizzo del compressore.

Mentre il Capex è fisso, sia i costi di manutenzione che i costi di utilizzo variano in base ad alcuni fattori quali il numero di ore di funzionamento annuali e i costi locali per l’energia elettrica. Simulazioni del CCV diventano sempre più comuni maggiore è la potenza installata del compressore, e maggiore è la potenza installata del compressore, più numerose saranno le ore di funzionamento in un anno.

Consideriamo uno standard dell’industria come esempio che utilizzeremo nell’intero articolo:

In questo esempio il CCV per la vita di 5 anni del compressore viene misurato nel seguente modo:

Esempio di CCV per compressore

In questo esempio il costo per il funzionamento del compressore è largamente maggiore rispetto alla somma di Capex e costi di manutenzione e costituisce più del 90% dell’intero CCV di questa installazione.

L’importanza dell’Energia Specifica di un compressore ha assunto un ruolo centrale negli ultimi decenni a causa degli alti costi di funzionamento. Per questo motivo molti produttori hanno investito i loro budget di R&S nel migliorare continuamente le performance dei loro prodotti. Nonostante la gara per ridurre il consumo di elettricità dei compressori d’aria sia stata alimentata tipicamente da fattori commerciali, oggigiorno i produttori di compressori d’aria devono anche considerare l’impatto diretto che i loro prodotti hanno sull’ambiente, in base al livello di efficienza energetica, e quindi devono essere ritenuti responsabili delle performance dei loro prodotti.

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Valutazione del Costo di Ciclo di Vita di un compressore

Attualmente un potenziale cliente, interessato a comprare un compressore d’aria industriale, chiederà al produttore la scheda con i dati tecnici del compressore per valutare il Costo del Ciclo di Vita del suo investimento a 5-10 anni. Negli USA il Compressed Air and Gases Institute (CAGI) ha creato un portale per i consumatori, da cui è possibile scaricare le schede tecniche dei compressori d’aria di vari produttori. Tutti i dati pubblicati sul sito del CAGI sono stati verificati in maniera indipendente e approvati da un tester imparziale, INTERTEK USA, che testa i compressori sulla base delle linee guida per la valutazione della performance dei compressori d’aria definite dallo Standard Internazionale ISO 1217.

Dato che vi è un certo scetticismo sulla pubblicazione da parte dei produttori dei dati relativi alle performance dei propri compressori, le schede tecniche del CAGI sono ormai riconosciute come il modo più preciso e imparziale per calcolare i Costi di Ciclo di Vita nell’industria e dunque CAGI ha fornito un valido strumento per proteggere i consumatori finali.

Usando gli stessi principi mostrati nella tabella 1, se estendiamo l’esempio per confrontare due compressori d’aria con Capex e costi di manutenzione leggermente diversi ma identiche Energie Specifiche, verificate da CAGI, otterremmo le seguenti simulazioni di CCV:

Nell’esempio mostrato, il Compressore 2 costa 10% in più in Capex e 20% in più in Costi di Manutenzione rispetto al Compressore 1, ma avendo le stesse Energie Specifiche verificate da CAGI, la differenza che ne deriva nel CCV è di soli €9.000 su un totale di €790.000, che corrisponde all’1,1% del totale.
Il consumatore finale ora penserà di avere a disposizione tutti i dati necessari per prendere una decisione consapevole riguardo a quale compressore comprare e installare nel proprio impianto. Purtroppo però questo metodo si basa su un assunto chiave che è fondamentalmente scorretto e che può quindi fuorviare l’utilizzatore finale:

L’Energia Specifica di un compressore ad aria è costante nel tempo.

Questo assunto non può essere applicato né ai compressori rotativi a palette né ai compressori a vite. Nonostante i compressori a vite e quelli rotativi a palette abbiano identico CAGI Zero Hour Specific Energy possiamo ora procedere includendo il deterioramento della performance della vite e il miglioramento della performance del rotativo a palette nel calcolo dei LLC.

È importante sottolineare che diversi produttori di compressori a vite scelgono una varietà di cuscinetti diversi per le loro macchine. Per questo motivo non è possibile scegliere a priori un unico tasso di deterioramento per tutti i compressori a vite. D’altro canto, la ricerca scientifica ha dimostrato che basta un’usura del cuscinetto pari ad 1/14 dello spessore di un capello umano per perdere quasi il 2% di performance volumetrica in un compressore a vite. Quindi svolgeremo l’esercizio del calcolo del Nuovo CCV considerando un deterioramento della performance della vite pari a -2%, -5% e -10% durante i 5 anni della vita del compressore (prima della revisione necessaria) per cercare di includere la maggior parte delle possibili scelte dei produttori di compressori a vite in materia di cuscinetti.

Considerando Capex e costi di manutenzione uguali e selezionando due compressori da 75kW con identiche Zero Hours Specific Energy validate dalle schede tecniche di CAGI, è possibile rappresentare l’energia specifica nel tempo nel seguente modo.

Estendendo il calcolo del CCV ad un periodo di 10 anni, bisogna anche tenere in considerazione i costi della revisione completa necessaria a riportare il blocco di compressione al suo stato originario e ad evitare il fallimento dei cuscinetti. In questo esempio viene utilizzato il costo standard nell’industria per la revisione originale da parte del produttore, corrispondente al 50% del Capex. Per il compressore a palette non c’è costo di revisione durante la vita del compressore e ciò è evidente dalla garanzia a 10 anni che Mattei applica ai suoi compressori. In questo esempio il costo per la revisione del compressore a palette è uguale a zero.

Applicando le considerazioni del Nuovo CCV all’esempio dell’installazione del compressore nella Tabella 1, si ottengono i seguenti risultati:

Conclusioni

Il Nuovo metodo proposto per calcolare il Costo del Ciclo di Vita tiene in considerazione sia il miglioramento della performance del compressore a palette che la perdita di performance del compressore a vite nel tempo. È evidente che c’è un’importante differenza in termini di costi di elettricità quando si utilizza questo nuovo metodo rispetto al metodo standard riconosciuto nell’industria. Nel caso di una riduzione di performance del 10% in un compressore a vite, in un periodo di 10 anni con revisione, il cliente potrebbe spendere € 168,000 o il 12% in più (cioè più di 3 volte il costo Capex originario) selezionando un compressore a vite o a palette anche se questi abbiano le stesse Zero Hours Performance verificate dal CAGI. Questo problema deve essere preso in considerazione soprattutto perché i dati di Zero Hour Performance vengono ora utilizzati per redigere la nuova legislazione che aiuterà a mitigare la crisi del riscaldamento globale. Se un’informazione così importante non viene considerata, si rischia seriamente di non raggiungere i benefici che ci aspetta dalla nuova legislazione nell’abbassare il livello di energia consumata dall’industria dell’aria compressa.

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